Fukushimas Lektion: „Alternative“ Atomkraft, nicht „Nein“-Atomkraft

Heute jährt sich zum ersten Mal das Erdbeben und der Tsunami, bei denen schätzungsweise 19.000 Menschen auf tragische Weise ums Leben kamen Menschen zerstörten ganze Städte und führten zu Kernschmelzen im Kernkraftwerk Fukushima Daichii im Nordosten Japan.

Japan hat daraufhin fast alle seiner 54 Kernreaktoren abgeschaltet, eine verständliche kurzfristige Reaktion, aber auch eine mit erheblichen energetischen und wirtschaftlichen Folgen, wenn man bedenkt, dass 30 Prozent der Energieversorgung Japans durch Kernenergie gedeckt wurden Elektrizität.

Das Kraftwerk Fukushima Daichii schmolz, weil es ein altmodisches System verwendete, das für den Betrieb des Kühlsystems seiner Reaktoren auf externe Energie angewiesen war. Das Backup in diesem System versagte, als der Tsunami die Dieselgeneratoren zerstörte, die es antrieben.

Der Jahrestag ist somit ein offensichtlicher Zeitpunkt, über die Kernenergie nachzudenken. Die nukleare Entscheidung ist nicht schwarz und weiß. Es ist keine einfache „Ja“- oder „Nein“-Entscheidung. Vielmehr geht es um ein „Ja, aber“. Was die Welt tun sollte, ist, bei der Atomkraft als Teil ihres CO2-leichten Energiemixes zu bleiben Generation, sondern weg von den herkömmlichen wassergekühlten, mit Uran betriebenen Reaktoren, aus denen fast alle der 435 Reaktoren bestehen dass die Weltnuklearverband sagt, dass sie heute auf dem Planeten tätig sind.

Zugegeben, viele, vielleicht sogar die meisten dieser 435 sind nicht so anfällig für Ausfälle wie Fukushima. Und die drei großen Reaktorhersteller – Toshiba Westinghouse, GEH und Areva – bewegen sich tatsächlich in Richtung sichererer Designs, die „passive Kühl“-Systeme einsetzen, die nicht auf externe Energie angewiesen sind. Aber diese Verbesserungen sind Ergänzungen zum grundlegenden wassergekühlten, mit Uran betriebenen Design, das sich in den 1960er Jahren durchsetzte, als die Waffenindustrie eingeführt wurde Die von ihnen produzierten abgebrannten Brennelemente fanden großen Anklang bei den USA und der Sowjetunion, zwei Ländern, die damals in einen Kalten Krieg verwickelt waren und auf Atomwaffen abzielten Rüstung.

Hier ein kurzer Blick auf alternative Brennstoffe und Designs, die eine sicherere nukleare Zukunft unterstützen würden, sowohl im Hinblick auf die Betriebssicherheit als auch auf waffenfähige Abfälle. Diese Technologien könnten für Big Nuclear die gleiche disruptive Kraft darstellen wie Skype und Google für Big Telecom und Media. Sie sind der Betamax gegenüber dem minderwertigen VHS konventioneller Atomwaffen. Im Gegensatz zu Betamax sollen sie Langlebigkeit finden. Es gibt sie schon seit Jahrzehnten. In einem „Zurück in die Zukunft“-Stück ist jetzt ihre Zeit. China entwickelt sie alle. Dies ist weder eine vollständige Liste noch eine gründliche Prüfung der einzelnen. Hierzu könnte ich Sie auf meinen Bericht von Kachan & Co. verweisen: Neue nukleare Innovationen – Auswahl globaler Gewinner im Wettlauf um die Neuerfindung der Kernenergie. Betrachten Sie Folgendes als einen guten Vorgeschmack und einen praktischen Taschenführer für alternative Kernenergie:

Thorium. Ein alternativer Brennstoff zu Uran. Es ist reichlich vorhanden. Sein Abfall birgt kaum das mit Uran verbundene Risiko der Verbreitung von Waffen und hält nur Hunderte von Jahren, nicht die Zehntausende (oder Millionen), die mit Uran verbunden sind. Einsetzbar in konventionellen Reaktordesigns. Einige Unterstützer wie Kirk Sorensen, Präsident von Huntsville, Alabama Thoriumreaktor-Startup-Unternehmen Flibe Energy, glauben, dass Thorium am besten in einem Reaktordesign funktioniert, das als geschmolzenes Salz bekannt ist (siehe unten). Das Oak Ridge National Laboratory baute in den 1960er Jahren einen Thoriumreaktor mit geschmolzenem Salz, der hätte werden können Hätte sich die US-Regierung während der Kälte nicht auf waffenfreundlicheres Uran festgelegt, wäre dies der Industriestandard gewesen Krieg. Zu den Thorium-Entwicklern in China gehören eine Gruppe namens INET an der Tsinghua-Universität und die China Academy of Sciences.

Schmelzsalzreaktoren. MSRs verwenden flüssigen (geschmolzenen) Brennstoff und nicht die festen Brennstäbe heutiger Reaktoren. Dies bietet Kühlvorteile, da sich das Kühlmittel mit dem Kraftstoff in einer Salzschmelzemischung bewegen kann, wodurch der Aufwand für das Kühlsystem verringert wird. MSRs erfordern tendenziell weniger Kraftstoff und eine geringere Kraftstoffanreicherung. Flibe Energy und Ottawa Valley Research arbeiten an MSRs.

Schnelle Neutronenreaktoren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Reaktoren ermöglichen FNRs Neutronen eine schnelle Bewegung durch die Reaktionskammer. Dies erhöht möglicherweise die Effizienz des Kraftstoffs und erhöht den von der Industrie als „Kraftstoffverbrennung“ bezeichneten Kraftstoffverbrauch. Der Brennstoff hält in einem FNR viel länger als in einem herkömmlichen Reaktor. FNRs können auch das Plutonium und die langlebigen „Aktiniden“, die heutige Reaktoren als gefährlichen, waffenfähigen Abfall hinterlassen, als Brennstoff nutzen. Der Plutonium-Brüterreaktor ist eine Form von FNR, aber FNRs müssen keine Brüter sein (Brüter produzieren mehr Plutonium, als sie verbrauchen). Bei Demonstrator-FNRs kam es zu verschiedenen Unfällen, aber wenn sie richtig gebaut und betrieben werden, bergen FNRs ein großes Potenzial. Theoretisch können sie 30 Jahre oder länger ohne Auftanken laufen; Heutige Uranstäbe halten etwa 18 Monate. TerraPower, das von Bill Gates unterstützte Nuklear-Startup, entwickelt einen FNR-Typ, der als Wanderwellenreaktor bekannt ist. General Atomics in San Diego verfügt über ein konkurrierendes FNR-Design, das sogenannte Energiemultiplikatormodul, das abgebrannte Brennelemente aus anderen Reaktoren nutzen kann. China plant, bis 2050 stark auf FNRs umzusteigen.

Kieselbettreaktoren. PBRs sind eine Form gasgekühlter Reaktoren. Gas nimmt Wärme auf, die durch Reaktionen in Brennstoffkugeln oder -kieseln entsteht. Das Gas strömt durch einen Wärmetauscher, um Wasser zu kochen, Dampf zu erzeugen und eine Turbine anzutreiben. QPower, ein südafrikanisches Unternehmen, untersucht die Verwendung von Helium als Kühlmittel und glaubt, dass dies weitaus sicherer sein wird als das heutige Wasserkühlmittel. China plant fast 20 Züchterrechte.

Verschmelzung. Dies ist seit mindestens den 1950er Jahren der Heilige Gral der Kernenergie. Daraus entstand das Schlagwort „zu billig zum Messen der Atomenergie“. Während konventionelle Kernkraft und all das Die oben genannten Alternativen praktizieren die Spaltung durch Aufspaltung von Atomen, die Fusion gewinnt Energie aus der Zusammenfügung von Atomen zusammen. Typische Entwicklungsprojekte zielen darauf ab, zwei Wasserstoffisotope – Deuterium und Tritium – zu fusionieren. Ein anderer Typ verschmilzt Standard-Wasserstoff und Bor. Die große Herausforderung der Kernfusion besteht darin, mehr Energie aus dem Prozess herauszuholen, als hineinfließt – und es muss genügend Überschuss vorhanden sein, um finanziell rentabel zu sein. Einige der bekanntesten Fusionsforschungsprojekte sind riesige, teure, internationale, staatlich geförderte Projekte wie das ITER Tokamak in Cadarache, Frankreich, und die laserbasierte National Ignition Facility im Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien. Von der Kommerzialisierung sind sie noch Jahrzehnte entfernt. Aber mehrere Startups, darunter General Fusion, Helion Energy und Tri-Alpha, könnten es viel früher schaffen.

Alle diese Technologien stehen vor einem harten Kampf gegen die etablierten Kräfte der wassergekühlten Uranindustrie. Sie stehen auch vor regulatorischen Hürden. Regulierungsbehörden wie die Nuclear Regulatory Commission in den USA würden mindestens sieben teure Jahre brauchen, um den kommerziellen Einsatz eines neuen Brennstoff- oder Reaktortyps zu genehmigen. Aber das könnte sich beschleunigen. Als ich das letzte Mal nachschaute, dachte Präsident Obamas Blue Ribbon Commission für die nukleare Zukunft Amerikas darüber nach Aufspaltung des NRC, sodass eine separate Gruppe Alternativen prüfen und eine fundierte Überprüfung beschleunigen würde Verfahren. Es ist an der Zeit, sich von der Vergangenheit zu lösen und dies zu verwirklichen. Es könnte dazu beitragen, eine sichere nukleare Zukunft zu schaffen.

Hinweis: Diese Version korrigiert eine frühere Version, die sich auf das Fusionsunternehmen bezog Allgemeine Fusion als Kernfusion. Entschuldigung für den Fehler. -- MH. (13. März, 4:15 Uhr PT)

Kirk Sorensen Foto von Kirk Sorensen.

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Dieser Beitrag wurde ursprünglich auf Smartplanet.com veröffentlicht